基于位置的车载自组织网络通信路由协议研究

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由于有线通信方式对应用范围的限制,人们发明了无线移动通信。近年来,无线网络在支持移动性方面的发展非常迅速,再加上交通领域信息化的迫切需求,车载自组织网络VANET应运而生。VANET是一种多跳无线自组织网络,无论在何时何地都可以快速地构建起一个车辆间移动通信网络,而且无需供给任何网络信息基础设施,网络中的每个节点可以自由移动,地位平等。、VANET通过提供事故预警、协助驾驶、分布式交通信息发布、信息服务和娱乐服务等应用,真正做到“货畅其流,人便其行”。但是,由于车辆节点具有高速移动性,网络拓扑结构变化频率较高,VANET中多跳路由频繁断开,这对路由协议的可靠性以及数据分组的传输质量造成极大的影响。本文通过分析国内外相关领域研究现状,对比已有的VANET路由协议,对基于位置的典型路由协议GPSR进行了相应的改进,工作内容如下:针对节点高速移动的特性,结合GPSR协议中贪婪转发寻找最优解的能力,以及蚁群算法发现较好解的能力,本文重点提出了一种基于传统蚁群算法的3PSR改进算法——AGA路由协议。虽然GPSR在大多数情况下可以找到较优路径,但是,在某些特殊情况下,由GPSR协议得到的路径既不是最优,也不是次优,而是一条冗长的路由。AGA算法在贪婪转发失效时,通过蚁群算法随机概率性选择下一跳节点绕过空洞区域,并实现了传输过程中数据分组头内目的节点位置的更新。AGA算法能够分流数据,防止网络阻塞。该算法通过预计算节点位置信息选择下一跳节点,因此能够更好的适应高速环境。针对中低速移动环境,从避免路由空洞的思路着手,本文提出了一种基于前驱节点转发的GPSR改进协议——P-GPSR。要从根本上解决GPSR协议的过长路径问题,就要从避免路由空洞着手。利用目的节点周期性广播query消息的特点,每个节点记录query消息传播过程的前驱节点,作为数据分组转发的下一跳节点,从而避免路由空洞,节省数据分组的传输时延。本文采用网络仿真平台NS-2对协议进行仿真实验,实验场景由交通仿真模拟器VanetMobiSim随机产生,避免了人为干扰。目前,路由协议主要从数据分组的成功投递率、丢包率、平均端到端跳数和平均端到端时延等方面进行性能比较,所以本文从这几个方面着手与已有的路由协议对比分析。仿真结果证实,基于蚁群算法的位置路由协议AGA能够实现更平稳、可靠的数据分组传输;而基于前驱节点转发的位置路由协议P-GPSR,在避免路由空洞方面存在很大优势。
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